Перекладено з: A FRAMEWORK FOR ARCHITECTURAL HERITAGE HBIM SEMANTIZATION AND DEVELOPMENT
Stefano Brusaporci, Pamela Maiezza, Alessandra Tata
Читати Основи семантизації та розвитку HBIM архітектурної спадщини. Частина 1
ЧАСТИНА 2
3.2 Прозорість і надійність моделі
З поширенням цифрових інструментів і програм, які стають все більш доступними для всіх, концепція прозорості для моделювання та візуалізації архітектурної спадщини відіграє центральну роль.
Для прозорості важливими посиланнями є Лондонська хартія (2009) і Севільські принципи (2012).
Лондонська хартія визначає «інтелектуальну прозорість» як «надання інформації, представленої в будь-якому носії або форматі, щоб дозволити користувачам зрозуміти природу та обсяг «претензії на знання», зробленої результатом комп’ютерної візуалізації» (стор. 12). Відповідно до «Принципів Севільї», «уся комп’ютерна візуалізація має бути по суті прозорою, тобто такою, щоб її перевіряли інші дослідники чи професіонали, оскільки достовірність і, отже, обсяг висновків, отриманих за допомогою такої візуалізації, значною мірою залежатимуть від здатності інших підтвердити або спростувати отримані результати» (с. 8).
Принцип прозорості був розроблений у галузі археології, яка одразу з цікавістю поглянула на потенціал цифрової реконструкції артефактів, яких уже не існує.
Прозорість стосується декларації джерел, на яких базується віртуальна реконструкція (дані опитування, документальна довідка тощо), і, отже, ступеня надійності самої моделі.
Це робить цифрову візуалізацію доступною для перевірки іншими фахівцями, які таким чином можуть підтвердити або спростувати результати, отримані іншими дослідниками.
Моделювання історичних будівель для їх документування накладає специфічні роздуми щодо відповідності моделі реальному об’єкту.
Для прозорості важливу роль відіграють парадані.
Відповідно до Лондонської хартії парадані — це «інформація про людські процеси розуміння та інтерпретації об’єктів даних. Приклади параданих включають описи, що зберігаються в структурованому наборі даних про те, як докази використовувалися для інтерпретації артефакту, або коментар до методологічних передумов у межах дослідницької публікації. Вона тісно пов’язана, але дещо відрізняється за акцентом, з «контекстуальними метаданими», які, як правило, передають інтерпретації артефакту чи колекції, а не процес, за допомогою якого один або кілька артефактів були оброблені чи інтерпретовані» (стор. 13).
Парадані являють собою різновид метаданих, корисних для філологічної реконструкції реалізації моделі. Бентковська-Кафель, Денард, Бейкер (2012) підкреслюють, що «[…] цифрові методи, як тут стверджується, корисні та дійсні, лише якщо опубліковані інтерпретаційні рамки та процеси». Звідси важливість параданих: «[…] термін запозичено з інших дисциплін, які покладаються на запис інформаційних процесів. Парадані документують процес інтерпретації, щоб цілі, контексти та надійність методів візуалізації та їх результати можна було правильно зрозуміти» (с.1).
Що стосується архітектурної спадщини, роздуми на тему трапсаренції та надійності моделі є в Brusaporci (2017): «Зважаючи на прозорість цифрової спадщини, ми можемо сказати, що є дві основні теми: прозорість моделі щодо існуючої фізичної реальності; прозорість віртуальних реконструкцій, зокрема, коли ми не маємо безпосереднього фізичного посилання. Зосереджуючись на цифровій спадщині, ми можемо вказати два типи параданих:
- Внутрішні парадані: для оголошення вибору
- приладів та інструментів,
- програм та їх використання,
- обчислень робочого процесу,
- геодезичного конвеєра та інструментів,
- 3D-моделювання та рендерингу,
- моделювання бази даних тощо,
тобто архітектури моделі та процесу. Ці парадані подібні до традиційних у геодезичному процесі.
- Зовнішні парадані: про відношення комп’ютерної візуалізації з:
- природою та характеристиками спадщини,
- архівними документами,
- досвідом,
- навичками та рішеннями вченого.
Парадані повинні описувати Критичне трактування джерел науковцем і, отже, задають ступінь достовірності.
На модель впливають:
- тип джерела;
- повнота джерела;
- надійність джерела;
- рівень інтерпретації джерел.
Таким чином, модель має певний ступінь об’єктивності/правдоподібності. Вчені повинні визначити критичні ступені надійності 3D моделі для наступних елементів: Геометрія; Розташування/Позиція; Дата/Вік; Колір/Текстура; Матеріал/Конструктивна система; Контекст (місто–сільський–природний) /Пейзаж.
Очевидно, внутрішні та зовнішні парадані пов’язані між собою, і обидва випливають із критичного вибору вченого» (стор. 81-82).
Оскільки BIM є системою управління інформацією, вона може легко надати парадигми, що стосуються надійності.
У випадку BIM, надійність моделі – основні метадані для визначення інформаційної основи для побудови моделі (Bianchini та ін., 2017) – обов’язково стосуються як геометрії, так і пов’язаного з нею інформаційного наповнення (технологія будівництва, історичні етапи тощо).
Моделювання в середовищі BIM базується на використанні семантично розпізнаних об’єктів, які збагачені інформацією різного роду (матеріали, технічні характеристики, вартість, часові фази тощо).
Опис архітектурного елемента також з конструктивної точки зору, як і геометричної, є важливою відмінністю від використання BIM у нових будівлях.
В цьому останньому випадку фактично відбувається поступове просування в розвитку проекту, що відповідає поступовому збільшенню визначення будівельних компонентів.
Крок за кроком LoD розвивається, щоб досягти повного визначення архітектурних і будівельних аспектів будівлі.
У HBIM, однак, об’єктом дослідження є побудована будівля, для якої, навіть наприкінці шляху аналізу, не сказано, що досягнуто повне та однакове знання артефакту. Залежно від наявності інформації, фактично, частини будівлі можуть бути краще визначені, а частини більш невідомі, з подальшим неоднорідним LoD.
Для того, щоб знати технологію будівництва історичної будівлі, довідками є архівна документація, діагностичні тести, спостереження за будівлею, порівняння з будівлями, схожими за віком та характеристиками тощо.
Однак повне знання компонентів історичної будівлі, що характеризується загальною надійністю, може бути досягнуто лише на етапі будівництва, коли, як у випадку консолідації склепінь, елемент розкритий.
Тісний зв’язок між представленням технології будівництва будівлі та джерелами, з яких вона отримана, призводить до проблеми прозорості та, як наслідок, необхідності декларувати рівень надійності різних змодельованих елементів.
Надійність моделі з точки зору геометричної точності, з іншого боку, оцінюється на основі відхилення між моделлю та даними зйомки (рис.6).
Рис. 6
У разі неприпустимих значень відхилення (відповідно до бажаного LoD) архітектурні елементи коригуються шляхом відмови від ідеальної геометрії та використання характеристик, витягнутих із зйомки.
Для особливо неправильних форм, для яких логічних операцій недостатньо, може бути доречним використання NURBS (нерівномірні раціональні B-сплайни), які потім, використовуючи переваги взаємодії між різними форматами, імпортуються в середовище BIM і збагачуються інформацією.
Незважаючи на можливість параметризації цих об’єктів, слід зазначити, що специфіка їх форми, суворо прив’язана до характеристик історичного об’єкта, про який йдеться, та навряд чи допускає його повторне використання.
Отже, параметризація цих елементів обмежена атрибутами, необхідними для прикладу.
4. ВИСНОВКИ
Пропоноване дослідження аналізує переваги, обмеження та проблеми у використанні процедур BIM для архітектурної спадщини.
Особливості архітектурних активів означають, що поширення методології BIM на них не є автоматичним, але потребує конкретних роздумів, спрямованих на те, щоб цей процес відповідав вимогам історичних будівель.
Виходячи з цих міркувань, у статті пропонується структура, спрямована на розробку BIM-моделі архітектурного активу.
З урахуванням особливостей об’єкта дослідження та поставлених цілей здійснюється зйомка історичної забудови, від визначення якої залежить точність моделі. Запропонована методологія передбачає три різні рівні деталізації.
У міру зростання LoD відбувається поступове збільшення інформаційного та геометричного вмісту: із спрощеної моделі (LoD 200) виходить детальна модель BIM як з архітектурної, так і структурної точок зору (LoD 400), проходячи через проміжний рівень між ними (LoD 300).
Труднощі в узгодженні складності компонентів історичної архітектури (наприклад, склепіння з його шарнірною стратиграфією) з об’єктами BIM, які також характеризуються структурною цінністю, було подолано шляхом накладення двох різних типів моделей: моделі на місці, яка, згідно з LoD, є максимально наближеним до реального об’єкта з архітектурної точки зору (як за його окремими частинами, так і за його геометричною складністю), і моделлю зі структурною цінністю, яка накладається на першу.
Геометричне визначення моделі оцінюється шляхом вимірювання її відхилення від хмари точок.
Якщо це не сумісно з бажаним LoD, архітектурний елемент моделюється повторно, відмовляючись від ідеальних геометрій і, якщо необхідно, використовуючи імпортовані та параметризовані поверхні NURBS.
Рівень розвитку 400 вимагає глибокого знання архітектурного об’єкта.
Якщо, з одного боку, важлива висока чіткість даних опитування, з іншого боку необхідна значна кількість інформації різного роду (конструктивної, історичної тощо). Тому прозорість джерел, якими обґрунтовано моделювання та створення бази даних, і, як наслідок, рівень достовірності самої моделі стають основоположними.
Подібна модель, включаючи всі аспекти, необхідні для документування, може запропонувати себе як основу для проекту реставрації, підтримки та управління архітектурною спадщиною.
Посилання
Apollonio, F. I., Gaiani, M., Sun, Z, 2017. A Reality Integrated BIM for Architectural Heritage Conservation. In: Ippolito, A. Handbook of Research on Emerging Technologies for Architectural and Archaeological Heritage. IGI Global, Hershey, PA, pp. 31-65.
Bentkowska-Kafel, A., Denard, H., & Baker, D., 2012. Paradata and Transparency in Virtual Heritage. Ashgate Publishing, Farnham.
Bianchini, C., Inglese, C., Ippolito, A., Maiorino, D. and Senatore, L. J., 2017. Building Information Modeling (BIM): Great Misunderstanding or Potential Opportunities for the Design Disciplines?. In: A., Ippolito, M., Cigola, Handbook of Research on Emerging Technologies for Digital Preservation and Information Modeling. IGI Global, Hershey, PA, pp. 67-90.
Brusaporci, S., Maiezza, P., 2016. Re-Loading BIM: Between Spatial and Database Information Modeling for Architectural Heritage Documentation. In: AA.VV. Dibujar, Construir, Sonar.
Investigaciones en torno a la expresion grafica aplicada a la edificacion. Tirant Lo Blanch, Valencia, pp. 835-847.
Brusaporci, S., 2017. The importance of being honest. In Ippolito, A., Emerging technologies for architectural and archaeological heritage. IGI Global, Hershey, PA, pp. 66-93.
Dore, C., Murphy, M., 2015. Historic Building Information Modeling (HBIM). In: Brusaporci, S., Handbook of Research on Emerging Digital Tools for Architectural Surveying, Modeling, and Representation. IGI Global, Hershey, PA, pp. 239-279.
Fai, S., Rafeiro, J., 2014. Establishing an appropriate level of detail (LoD) for a building information model (BIM) – West Block, Parliament Hill, Ottawa, Canada. In: ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. II-5, pp. 123-130.
Garagnani, S., 2013. Building Information Modeling a real world knowledge. A methodological approach to accurate semantic documentation for the built environment. Digital Heritage International Congress (DigitalHeritage), 2013 1, pp. 489-496.
Historic England, 2017. BIM for Heritage: Developing a Historic Building Information Model. Swindon. Historic England.
Inzerillo, l., Lo Turco, M., Parrinello, S., Santagati, C., Valenti, G. M., 2016. BIM and architectural heritage: towards an operational methodology for the knowledge and the management of Cultural Heritage. In: DISEGNARE CON vol. 9 n. 16, pp. 16.1-16.9.
Logothetis, S., Delinasiou, A., Stylianidis, E., 2015. Building Information Modelling for cultural heritage: a review. In: ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. II-5/W3, pp. 177-183.
Lo Turco, M., Santagati, C., D’Agostino, G., 2017. Populating a library of reusable H-BOMs: assessment of a feasible image based modelling workflow. In: International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing, Vol. XLII-2/W5, pp. 627- 634.
Murphy, M., McGovern, E., Pavia, S., 2009. Historic building information modelling (HBIM) In: Structural Survey, Vol. 27 Issue: 4, pp.311-327.
Murphy, M., McGovern, E., Pavia, S., 2013. Historic Building Information Modelling – Adding intelligence to laser and image based surveys. In: ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 76, pp. 89-102.
Oreni, D., Brumana, R., Della Torre, St., Banfi, F., Barazzetti, L., Previtali, M., 2014. Survey turned into HBIM: the restoration and the work involved concerning the Basilica di Collemaggio after the earthquake (L’Aquila). In: ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. II, 2014, pp. 267-273